PEMANTAUAN PENGALIRAN MEDIA CAIR TEMPORARY IMMERSION SYSTEM (TIS) TIPE EBB AND FLOW PADA KULTUR JARINGAN LAPORAN PROYEK AKHIR

(1)

PEMANTAUAN PENGALIRAN MEDIA CAIR

TEMPORARY IMMERSION SYSTEM (TIS) TIPE EBB

AND FLOW PADA KULTUR JARINGAN

LAPORAN PROYEK AKHIR

Oleh :

IWA TAMA PUTRA

NIM : 3211501017

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BATAM

2018

(2)

PEMANTAUAN PENGALIRAN MEDIA CAIR

TEMPORARY IMMERSION SYSTEM (TIS) TIPE EBB

AND FLOW PADA KULTUR JARINGAN

LAPORAN PROYEK AKHIR

Oleh :

IWA TAMA PUTRA

NIM : 3211501017

Disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Program Diploma III

Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Batam

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BATAM

2018

(3)

`

(4)

(5)

`

iii PEMANTAUAN PENGALIRAN MEDIA CAIR TEMPORARY

IMMERSION SYSTEM (TIS) TIPE EBB AND FLOW PADA KULTUR JARINGAN

Nama : Iwa Tama Putra NIM : 3211501017

Pembimbing I : Asrizal Deri Futra, S.Si., M.Si.

Pembimbing II : Sumantri Kurniawan Risandriya, S.T., M.T. Email : iwatama741@gmail.com

ABSTRAK

Mikropropagasi merupakan perbanyakan dari galur (genetik) tanaman yang terpilih melalui teknik kultur jaringan. Tujuan utamanya adalah memproduksi tanaman dalam jumlah besar dan waktu yang singkat. Secara umum perbanyakan mikropropagasi merupakan usaha menumbuhkan bagian tanaman dalam media aseptis kemudian memperbanyak bagian tanaman tersebut sehingga menghasilkan tanaman sempurna dalam jumlah banyak. Namun mikropropagasi skala besar dengan teknik kultur jaringan konvensional kurang efektif, karena

input tenaga kerja tinggi dan memiliki pengeluaran biaya yang mahal. Sebaliknya pemasangan mikropropagasi pada bioreactor yang dirancang berdasarkan Temporary Immersion System (TIS) atau juga disebut Sistem Perendaman Sesaat (SPS) menghasilkan sebuah sistem kontrol yang hemat biaya. Oleh karena itu dirancang sistem pemantauan pengaliran media cair TIS serta mengontrol aliran tekanan udara yang ideal terhadap banyaknya wadah. Penelitian ini menggunakan lima pasang wadah kultur jaringan dan lima wadah media cair yang dihubungkan secara paralel. kompresor digunakan untuk menyuplai tekanan udara sehingga air dapat berpindah dari wadah media cair ke wadah kultur jaringan. Realtime pada sistem menggunakan RTC DS3231, sedangkan penyimpanan hasil dari pengujian pengaliran media cair menggunakan data logger yang disimpan di micro SD. Dari hasil pengujian sistem, tekanan 0,5 bar sampai 1 bar dapat digunakan untuk sistem ini tanpa merusak water sensor, dan pengujian waktu pengaliran media cair sesuai dengan waktu yang diinginkan.

Kata kunci : TIS, RTC DS3231, Data Logger, Micro SD, Water Sensor

(6)

iv LIQUID MEDIA FLOW MONITORING OF TEMPORARY IMMERSION SYSTEM (TIS) TYPE EBB AND FLOW IN THE

TISSUE CULTURE

Nama : Iwa Tama Putra NIM : 3211501017

Pembimbing I : Asrizal Deri Futra, S.Si., M.Si.

Pembimbing II : Sumantri Kurniawan Risandriya, S.T., M.T. Email : iwatama741@gmail.com

ABSTRACT

Micropropagation is a reproduction of the strains (genetic) selected plants through tissue culture techniques. Its main purpose was to produce a large number of plants in a short time. Micropropagation reproduction in general is growing the plant parts in the media aseptic then reproducing parts of those plants to produce the perfect plant in large quantities. However large-scale micropropagation by conventional tissue culture techniques is less effective, due to the high labour input and have an expensive fee. Otherwise the installation micropropagation on the bioreactor that was designed based on Temporary Immersion System (TIS) or also called Instantaneous Immersion S ystem (SPS) produce a control system that is cost effective. It is therefore designed to create liquid streaming media monitoring system TIS and control the flow of an ideal air pressure against the number of the container. This system used five pairs of tissue container and five liquid media container connected parallel. Compressors is used to supply air pressure to press water and water can move from a liquid media container to a tissue culture container. Realtime of this system used RTC DS3231, and the time of the liquid flowing used data logger and the data are saved micro SD. Based on the result, the pressure of 0.5 bar until 1 bar could be used for this system because it was safe for water sensor. The time of the liquid flowing by using this system was same as the time set.

Keywords : TIS, RTC DS3231, Data Logger, Micro SD Adapter, Water Sensor.

(7)

`

v Bismillahhirohmannirohim

Assalamu’alaikum warahmatullah wabarokatuh,

Alhamdulillahirobbil’alamin segala puji bagi Allah subhanahu wa ta'ala yang telah memberikan anugerah dan kemudahan penulis untuk menyelesaikan Laporan Akhir ini dengan maksimal. Laporan Akhir ini berjudul “Pemantauan Pengaliran Media Cair Temporary Immersion System (TIS) Tipe Ebb And Flow pada Kultur Jaringan”. Laporan Akhir ini berisikan tentang perancangan alat.

Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya saya sampaikan kepada :

1. Allah Subhanahu Wa Ta’ala dan Nabi Muhammad Shallallahu Alaihi Wasallam atas Rahmat dan Hidayah-NYA sehingga penulis dapat meyelesaikan Tugas Akhir.

2. Kedua orang tua saya Ayahanda Fuad dan Ibunda Rostinawati atas dukungan baik doa maupun material yang tak ternilai harganya dan sangat membantu penulis.

3. Bapak Dr. Priyono Eko Sanyoto, selaku Direktur Politeknik Negeri Batam.

4. Bapak Dr. Budi Sugandi, M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro dan dosen pembimbing Proyek Akhir.

5. Bapak Abdullah Sani, S.ST., M.Sc. selaku Ketua Program Studi D3 Teknik Elektronika dan Wali Dosen penulis.

6. Bapak Asrizal Deri Futra, S.Si., M.Si. dan Bapak Sumantri Kurniawan Risandriya, S.T., M.T. selaku pembimbing I dan II. 7. Ibu Nur Sakinah Asaad, S.T., M.T. dan Ibu Nadhrah Wivanius,

S.Si., M.Si.

8. Teman-teman mentoring yang berkenan untuk bertukar pikiran dan memberi semangat dalam pembuatan tugas akhir.

9. Teman-teman di Teknik Elektro di Politeknik Negeri Batam, terkhusus angkatan 2015 dan berbagai pihak yang telah memberikan bantuan dan dorongan dalam proses penyususan Proyek Akhir ini.

(8)

vi Penulis menyadari bahwa Laporan Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diperlukan.

Semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat dan diaplikasikan bagi penulis secara khusus dan pembaca secara umum.

Wassalamu’alaikum warahmatullah wabarokatuh.

Batam, 22 Desember 2017

Iwa Tama Putra Nim : 3211501017

(9)

`

vii DAFTAR ISI

PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN AKHIR ... i

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN AKHIR ... ii

ABSTRAK ... iii

ABSTRACT ... iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan dan Manfaat ... 2

1.5 Sistematika Penulisan... 3

BAB II DASAR TEORI ... 4

2.1 Temporary Immersion System (TIS) ... 4

2.1.1 Ebb and Flow ... 5

2.2 Water Sensor... 6

2.3 Arduino Mega ... 7

2.4 Liquid Crystal Display ... 7

2.5 Motor Servo ... 8

2.6 Valve ... 9

2.7 Real Time Clock DS3231... 10

2.8 Micro Sd Adapter ... 10

BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 11

(10)

viii

3.2 Blok Diagram Perancangan Perangkat Keras ... 12

3.3 Sistem Udara Tekan ... 12

3.5 Sistem Perendaman Kultur Jaringan ... 13

3.6 Desain Mekanik ... 14

3.7 Perancangan Perangkat Lunak ... 14

3.8 Instrumen Penelitian ... 16

3.7.1 Alat Pengukuran ... 16

3.7.2 Lingkungan dan Tempat Pengujian ... 16

3.7.3 Tujuan Pengujian ... 16

BAB IV HASIL DAN ANALISA ... 17

4.1 Pengujian Perangkat Keras ... 17

4.2 Pengujian Sistem Udara Tekan ... 17

4.3 Pengujian Tekanan Bar Sistem Udara Tekan ... 18

4.4 Pengujian Lama Pengisian dan Lama Kembali Media Cair Dalam Tekanan Bar ... 18

4.5 Pengujian Water Sensor ... 21

4.6 Sistem Perendaman Kultur Jaringan ... 24

4.7 Pengujian Waktu Perendaman Kultur Jaringan ... 26

4.8 Analisa ... 27

BAB V PENUTUP ... 28

5.1 Kesimpulan ... 28

5.2 Saran ... 28

(11)

`

ix DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Temporary Immersion System ... 5

Gambar 2.1.1 Ebb and Flow System ... 6

Gambar 2.2 Water Sensor ... 6

Gambar 2.3 Arduino Mega ... 7

Gambar 2.4 Liquid Crystal Display (LCD) ... 8

Gambar 2.5 Motor Servo ... 9

Gambar 2.6 Ball Valve ... 9

Gambar 2.7 Real Time Clock DS3231 ... 10

Gambar 2.8 Micro SD Adapter... 10

Gambar 3.1 Blok Diagram Perancangan Sistem ... 11

Gambar 3.2 Blok Diagram Perangkat Keras ... 12

Gambar 3.3 Kompresor ... 12

Gambar 3.4 Desain TIS ... 13

Gambar 3.5 Desain Mekanik ... 14

Gambar 3.6 Flowchart Diagram Perancangan Software ... 15

Gambar 3.7 Multimeter Digital ... 16

Gambar 4.1 Sistem Udara Tekan ... 17

(12)

x Gambar 4.3 Grafik Tegangan Water SensorTerhadap Level Air ... 23

Gambar 4.4 Sistem Perendaman Kultur Jaringan ... 24

(13)

`

xi DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Lama Pengisian Tekanan 1 Bar... 18

Tabel 4.2 Lama Kembali Tekanan 1 Bar ... 19

Tabel 4.3 Lama Pengisian Tekanan 1,5 Bar ... 19

Tabel 4.4 Lama Kembali Tekanan 1,5 Bar ... 20

Tabel 4.5 Pengujian Output Water Sensor ... 21

Tabel 4.6 Konversi Data Analog Menjadi Teganga ... 22

(14)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mikropropagasi merupakan perbanyakan dari galur (genetik) tanaman yang terpilih melalui teknik kultur jaringan. Tujuan utamanya adalah memproduksi tanaman dalam jumlah besar dan waktu yang singkat. Secara umum perbanyakan mikropropagasi merupakan usaha menumbuhkan bagian tanaman dalam media aseptis kemudian memperbanyak bagian tanaman tersebut sehingga menghasilkan tanaman sempurna dalam jumlah banyak[1]. Namun mikropropagasi skala besar dengan teknik kultur jaringan konvensional kurang efektif, karena input tenaga kerja tinggi dan memiliki pengeluaran biaya yang mahal. Sebaliknya pemasangan mikropropagasi pada bioreactor yang dirancang berdasarkan Temporary Immersion System (TIS) atau juga disebut sistem perendaman sesaat (SPS) menghasilkan sebuah sistem kontrol yang hemat biaya.

Teknologi TIS bertujuan mengalirkan media cair dari wadah media ke wadah kultur jaringan dalam waktu singkat dan secara berkala sehingga tanaman dapat mengambil nutrisi. Untuk dapat melalukan proses tersebut dengan tepat, maka dibutuhkan sebuah sistem yang mengontrol media cair secara berkala[2]. Sebagai contoh, media cair tersebut dialirkan ke wadah kultur jaringan tiga kali dalam sehari, lama perendamannya adalah lima menit untuk satu kali perendaman. Salah satu contoh tanaman yang dapat dikembangbiakkan oleh teknologi TIS adalah tanaman nanas dengan explan in-vitro (tabung tertutup) dan lama perendamannya tiga menit setiap dua jam[3].

Sebelumnya telah dilakukan penelitian sebuah sistem pengontrolan media cair pada Temporary Immersion System untuk kultur jaringan[4]. Peneliti membuat sistem pengontrolan media cair dengan menggunakan Programmable Logic Control (PLC) sebagai sistem utama yang mengatur bukaan arus aliran udara pada kompresor dengan menggunakan valve sebagai pengatur buka-tutup aliran udara pada kompresor. Namun, pada monitoring pengaliran ini peneliti harus melihat monitor (PC) terlebih dahulu untuk mengetahui informasi terkait pengaliran media cair.

Pada penelitian ini, penulis menggunakan sistem yang berbeda, yaitu dengan Arduino Mega sebagai sistem utama, Real Time Clock

(15)

`

2

(RTC) untuk memberikan informasi mengenai waktu, dan Liquid Crystal Display (LCD) untuk menampilkan informasi data pengaliran media cair tersebut.

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas oleh penulis dalam penulisan laporan akhir ini yaitu:

1. Bagaimana cara membuat pemantauan pengaliran media cair

Temporary Immersion System untuk mengontrol media cair secara berkala?

2. Bagaimana cara mengatur waktu secara berkala dalam pengaliran media cair ke tabung kultur jaringan?

3. Bagaimana mengatur waktu perendaman sesuai waktu yang diinginkan.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah proyek akhir ini adalah: 1. Media cair yang dialirkan adalah air (H2O).

2. Tidak membahas tentang tumbuhan yang akan ditumbuhkan. 3. Data Logging pengaliran media cair berformat file .txt

1.4 Tujuan dan Manfaat

Adapun tujuan dari pembuatan proyek akhir ini adalah:

1. Membuat suatu pemantauan pengaliran media cair pada Temporary Immersion System.

2. Mengontrol aliran tekanan udara terhadap banyaknya wadah yang digunakan agar mendapatkan waktu perendaman sesuai yang diinginkan.

Manfaat yang diperoleh dalam pembuatan proyek akhir ini dapat digunakan untuk Temporary Immersion System.

(16)

3 1.5 Sistematika Penulisan

BAB I Pendahuluan

Pada umumnya Temporary Immersion System (TIS) untuk kultur jaringan memerlukan harga yang relatif mahal. Penelitian sebelumnya membahas bagaimana membuat Sistem kontrol media cair pada Temporary Immersion System (TIS) untuk kultur jaringan namun memiliki beberapa kekurangan.

BAB II Dasar Teori

Pada Bab ini menjelaskan teori-teori yang menjadi dasar yang akan membantu dalam pembuatan proyek akhir “Pemantaun Pengaliran Media Cair Temporary Immersion System (TIS) Pada Kultur Jaringan”

BAB III Perancangan Sistem

Bab ini menjelaskan tentang perancangan sistem proyek akhir yang terdiri dari blok diagram, proses sistem, perancangan mekanik pengaliran media cair dan

Temporary Immersion System (TIS), perancangan elektrikal, dan pengujian.

BAB IV Hasil dan Analisa

Bab ini menjelaskan tentang hasil dan analisis penelitian BAB V Penutup

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan penelitian yang telah dilakukan, serta saran untuk memperbarui kekurangan-kekurangan pada penelitian.

(17)

4

BAB II DASAR TEORI

2.1 Temporary Immersion System

Metode kultur jaringan tanaman telah digunakan selama lebih dari 30 tahun untuk kloning dan menyebarkan berbagai jenis tanaman. Metode konvensional, dengan menggunakan medium semisolid (agar), telah banyak digunakan karena kesederhanaan dan hemat biaya tetapi memerlukan jumlah tenaga kerja yang besar. Teknologi baru telah dikembangkan sekaligus meningkatkan tingkat kembangbiakan dan kualitas tanaman. Akibatnya, Temporary Immersion System (TIS), juga disebut Bioreaktor Perendaman Sementara (TIB), diciptakan pada tahun 80-an.

TIS merupakan jenis bioreactor dimana jaringan tanaman direndam dalam wadah yang mengandung media cair. Media cair yang digunakan pada teknik kultur jaringan dapat bersifat diam atau dalam kondisi bergerak. TIS disebut juga Sistem Perendaman Sesaat (SPS), sistem ini termasuk teknik kultur jaringan in-vitro (tertutup) yang menggunakan bioreactor dimana kontak antara eksplan dan media cair terjadi secara periodik. Seluruh sistem dijaga dalam kondisi steril dan tertutup.

Prinsip teknologi TIS, tanaman direndam dalam media pertumbuhan dalam waktu singkat, dan secara berkala. Perendaman ini cukup bagi tanaman untuk mengambil nutrisi. Dalam pengontrolan pengaliran media cair ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu manual dan otomatis. Pengontrolan sistem secara manual membutuhkan pengendalian yang dilakukan oleh manusia dan tentunya akan merepotkan dalam proses pemindahan media cair, sebaliknya pengontrolan sistem secara otomatis dibutuhkan sebuah perangkat lain yang berfungsi sebagai operator pengendalian secara otomatis sehingga mempermudah manusia dalam pengaliran media cair.

TIS menggunakan duah buah wadah in-vitro (tertutup), yaitu wadah untuk media cair dan penumbuhan kultur jaringan. Kedua wadah tersebut dihubungkan dengan selang yang berfungsi sebagai jalur pengaliran media cair. Untuk mengatur pengaliran media cair dibutuhkan tekanan udara, tekanan udara dari kompresor mendorong media cair, sehingga media cair dapat berpindah dari wadahnya ke wadah penumbuhan kultur jaringan dan sebaliknya. Bila dibandingkan

(18)

5 dengan sistem berbasis agar, sistem media cair lebih mudah disesuaikan dan mengurangi biaya dan tenaga kerja. Sistem kultur cair memberikan kondisi kultur yang jauh lebih seragam, media cair dapat dengan mudah diperbarui atau diganti dengan media cair baru tanpa mengubah wadah, selain itu dengan media kultur cair, penggunaan wadah jauh lebih besar dapat digunakan lebih banyak dibandingkan media agar yang memerlukan kultur datar[5]. TIS memiliki banyak keuntungan termasuk lebih mudah mengontrol kondisi kultur jaringan, tingginya tingkat perkembangbiakan tanaman, hemat penggunaan tempat, dan hemat penggunaan tenaga kerja manusia[6].

Gambar 2.1 TIS pada kultur jaringan[4].

Ebb and Flow System merupakan salah satu tipe TIS yang digunakan pada kultur jaringan. Media cair ditempatkan pada wadah A dan jaringan yang akan ditumbuhkan diletakkan pada wadah B. Pada saat waktu perendaman, udara dialirkan ke wadah A agar media cair yang berada pada wadah A pindah ke wadah B. Selama masa perendaman, udara tetap dialirkan ke wadah A sehingga media cair tetap dialirkan ke wadah B. Setelah proses perendaman, suplai udara ke wadah A dihentikan, sehingga media cair dari wadah B kembali ke wadah A. Hal tersebut disebabkan oleh perbedaan ketinggian wadah A dan B.

(19)

`

6

2.2 Water Sensor

Water level sensor merupakan alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya air/tetesan air dengan biaya murah dan mudah digunakan. Terdapat serangkaian konduktor paralel pada sensor yang dapat mendeteksi kedalaman/ketinggian ataupun mendeteksi adanya tetesan air. Output sensor ini adalah sinyal analog yang nantinya dibaca melalui microcontroller misalnya arduino yang selanjutnya diolah agar diketahui kedalaman air. Cara kerja water level sensor ini adalah dengan mendeteksi banyaknya air di dalam lempengan di atas badan tubuh sensor yang nantinya water level sensor akan mengolahnya dan menghasilkan output analog setiap takaran ketinggian air yang nantinya akan digunakan untuk mendeteksi apakah sistem Temporary Immersion System sudah berjalan atau tidak.

(20)

7

2.3 Arduino Mega

Mikrokontroler Arduino mega merupakan salah satu bagian dari kit elektronik yang bersifat open source yang dimana di dalamnya terdapat komponen utama sebagai chip microcontroller dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel.

Mikrokontroler adalah chip atau IC (Integrated Circuit) yang bisa diprogram dengan menggunakan komputer, tujuan menempatkan program pada microcontroller adalah menjadikannya sebagai “otak” yang mengendalikan input, proses, dan output sebuah rangkaian elektronik. Beberapa kelebihan arduino adalah memiliki software open source buatan perusahaan arduino yang dilengkapi dengan kumpulan

library yang gratis dan cukup lengkap, ukurannya pun kecil dan mudah dibawa.

Gambar 2.3 Board Arduino Mega

2.1 Liquid Crystal Display (LCD)

Liquid Cristal Display (LCD) adalah sebuah komponen media kristal cair yang akan aktif apabila dihubungkan dengan tegangan dan dapat menampilkan data berupa tulisan ataupun angka. Di dalam LCD terdapat microprocessor yang dapat mengendalikan tampilan. LCD terdiri dari beberapa pin yang berfungsi untuk pengontrolan penggunanya.

(21)

`

8 Gambar 2.4 Liquid Crystal Display

Liquid Cristal Display yang digunakan pada alat ini adalah jenis 16x2 yang artinya terdapat 16 kolom dalam 2 ruang karakter. Sehingga total karakter yang dapat ditulis pada LCD sebanyak 32 karakter. Dalam perancangan alat ini, Liquid Crystal Display digunakan untuk menampilkan waktu dan proses pengaliran media cair temporary immersion system.

2.5 Motor Servo

Motor servo merupakan sebuah motor yang diberi rangkaian tambahan roda gigi (gear). Rangkaian roda gigi yang terpasang pada motor DC akan memperlambat putaran dari servo namun akan meningkatkan torsi dari motor servo tersebut. Di dalam motor servo tersusun dari sebuah motor DC, gearbox, potensiometer dan rangkaian kontrol. Motor servo merupakan sebuah motor DC dengan umpan balik yang digunakan untuk mengontrol posisi yang didalamnya terdapat sumbu (axis) dari motor. Umumnya motor servo dapat berubah posisi hingga 180° dan motor servo mampu berputar searah jarum jam (CW) maupun berlawan jarum jam (CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dikendalikan dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal Pulse Wide Modulation (PWM) pada bagian pinnya.

(22)

9 Gambar 2.5 Motor Servo

2.6 Valve

Valve atau disebut juga keran yang berfungsi sebagai media untuk menutup sebagian atau keseluruhan aliran fluida baik berupa minyak, air, dan gas. Sebagai contoh: valve dijadikan media untuk mengalirkan udara dari kompresor. Ball valve merupakan salah satu jenis valve yang digunakan untuk mengalirkan dan memberhentikan aliran udara pada kompresor. Di dalam valve ini terdapat sebuah bola yang memiliki lubang ditengahnya sehingga ketika lubang tersebut segaris lurus dengan kedua ujung lubang valve maka akan terjadi pengaliran, begitupun ketika valve tertutup, posisi lubang tidak lagi berada ditengan melainkan tegak lurus terhadap ujung valve, maka tidak akan terjadi pengaliran. Dalam perancangan alat ini, valve digunakan untuk mengatur bukaan aliran tekanan udara pada kompresor.

(23)

`

10 2.7 Real Time Clock DS3231

Real Time Clock DS3231(RTC) merupakan komponen yang digunakan untuk memberikan informasi mengenai waktu secara real time.Waktu disini dapat berupa detik, menit, jam, bulan dan tahun. Karena RTC bekerja secara real time, maka setelah proses hitung waktu yang dilakukan output datanya langsung dikirim ke device lain sebagai contoh menampilkan informasi waktu pada LCD. RTC memiliki baterai sebagai penyuplai daya pada chip, sehingga informasi waktu yang diberikan up-to-date walaupun tampilan LCD dimatikan. RTC memiliki empat buah pin yaitu VCC,GND, SDA, dan SCL. SDA (Serial Data) dan SCL (Serial Clock) kedua pin ini terhubung secara I2C ( Inter-Integrated Circuit).

Gambar 2.7 RTC DS3231

2.8 Micro SD Adapter

Micro SD Card Adapter adalah modul untuk arduino yang berguna untuk baca-tulis SD Card. Modul ini kompatibel dengan Micro SD yang biasa digunakan pada mobile phone sehingga dapat menyimpan data berupa audio, video, text maupun grafik [7]. Modul ini memiliki socket dibagian belakang dimana socket tersebut tempat Micro SD

dipasang. Pada penelitian kali ini, Water sensor mendeteksi pengaliran media cair tersebut dan output yang dihasilkan oleh Water Sensor akan tersimpan dalam media penyimpanan Micro SD Card.

(24)

11 BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 PerancanganSistem

Perancangan sistem diperlukan dalam penyelesaian penelitian proyek akhir. Perancangan yang akan dibuat terdiri dari dua bagian penelitian yaitu perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Keduanya saling berkaitan satu sama lain karena hardware tidak bisa bekerja tanpa adanya software, dan begitu juga sebaliknya. Agar lebih jelas memahami alur dari penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada flowchart dibawah ini.

(25)

`

12 3.2 Perancangan Perangkat Keras

Berikut ini dijelaskan mengenai blok diagram atau permodelan sistem perancangan perangkat keras proyek akhir ini secara garis besar mengenai sistem yang akan dibuat. Gambar 3.2 menunjukkan blok diagram perangkat keras yang digunakan pada penelitian ini.

Gambar 3.2 Blok Diagram Perangkat Keras

Kompresor dan regulator digunakan sebagai penyuplai dan pengatur tekanan udara, selanjutnya valve terbuka dan tertutup diatur oleh putaran pada motor servo sehingga aliran udara dapat mengalir masuk ke sistem perendaman kultur jaringan.

3.3 Sistem Udara Tekan

Sistem udara tekan berfungsi untuk memberi tekanan udara pada wadah media cair sehingga cairan yang ada pada wadah media cair dapat berpindah ke wadah kultur jarigan dan begitu juga sebaliknya. Sistem udara tekan juga berfungsi untuk mengontrol waktu perpindahan cairan dan lama perendaman kultur jaringan. Komponen yang digunakan untuk sistem udara tekan adalah kompresor, digunakan sebagai pembangkit udara tekan dan media penyimpanan udara tekan.

(26)

13 3.4 Sistem Perendaman Kultur Jaringan

Sistem Perendaman Kultur Jaringan berfungsi sebagai sistem pengaliran cairan untuk wadah media cair dan wadah kultur jaringan itu sendiri, dimana pada tugas akhir ini cairan yang digunakan adalah air. Dalam sistem ini terdapat dua buah wadah dan selang penghubung antara dua wadah tersebut. Apabila lebih dari satu sistem perendaman maka semua sistem tambahan dihubungkan secara paralel dengan sistem lainnya. Wadah pertama berfungsi sebagai wadah penyimpanan media cair dan wadah kedua berfungsi sebagai media kultur jaringan, kedua wadah ini harus kedap udara apabila tidak kedap udara akibat mengalami kebocoran maka perpindahan cairan antara satu sistem dan sistem yang lainnya akan mengalami perbedaan volume.

Gambar 3.4 Desain TIS

Keterangan Gambar: 1. Wadah kultur jaringan

(27)

`

14 3.5 Desain Mekanik

Gambar desain mekanik adalah rancangan untuk pembuatan alat yang akan dikerjakan. Terdiri dari beberapa komponen mekanik seperti black box, valve, dan selang penghubung. Desain mekanik pada penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.4maupun berlawan jarum jam (CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dikendalikan dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal Pulse Wide Modulation (PWM) pada bagian pinnya.

Gambar 3.5 Desain Mekanik

Keterangan Gambar: 1. Kompresor 2. Ball Valve (Kran)

3. Black box, berisi arduino, micro sd adapter, rtc, lcd, motor servo dan elektrikal

4. Selang Penghubung ke Sistem TIS

3.6 Perancangan Perangkat Lunak

Dalam perancangan perangkat lunak dibuat dengan menggunakan arduino sebagai otak dalam pengendalian sistem, bahasa yang digunakan adalah bahasa C yang nantinya akan dikirim ke arduino.

(28)

15 Gambar 3.6 Flowchart Diagram Perancangan Software

(29)

`

16 Keterangan Flowchart :

1. t1,t2 dan t3… tn adalah inisialiasi waktu kapan pengaliran dilakukan

2. tX adalah inisialiasi lama waktu perendaman 3.7 Instrument Penelitian

Instrumen pada penelitian ini merupakan alat pengukuran, lingkungan dan tempat yang dilakukan saat pengujian sistem, dan tujuan pengujian.

3.7.1 Alat Pengukuran

Untuk pengujian sistem ini digunakan multimeter untuk mengukur tegangan dan arus pada elektrikal dan keluaran sensor yang akan digunakan dalam pembuatan alat proyek akhir ini.

Gambar 3.7 Multimeter Digital

3.7.2 Lingkungan dan Tempat Pengujian

Lingkungan dalam penelitian ini adalah lingkungan tertutup atau di dalam ruangan. Tempat untuk melakukan penelitian dan pengujian yaitu Ruang Teaching Factory Dasar 1: Lab Feedback Politeknik Negeri Batam.

3.8 Tujuan Pengujian

Tujuan dari pengujian ini yaitu menguji sensor photodioda dan

Micro SD Adapter sebagai data logger terhadap pengaliran media cair Temporary Immersion System (TIS) secara berkala.

(30)

17 BAB IV

HASIL DAN ANALISA

4.1 Pengujian Perangkat Keras

Pengujian perangkat keras pada proyek akhir ini yaitu pengujian untuk sistem udara tekan dan sistem perendaman pada kultur jaringan. Untuk sistem udara tekan akan diuji ketepatan tekanan udara pada kompresor terhadap wadah kultur jaringan. Untuk sistem perendaman kultur jaringan akan diuji dengan water sensor terhadap waktu setiap perendaman yang dilakukan apakah air telah mengalir pada waktu yang sudah ditentukan.

4.2 Pengujian Sistem Udara Tekan

Pengujian sistem udara tekan dilakukan ketika perangkat atau komponen yang digunakan sudah terpasang pada sistem. Pengujian ini berupa ketepatan penggunaan bar pada kompresor terhadap lama pengisian dan batas ketepatan penggunaan bar untuk sistem kultur jaringan.

(31)

`

18 4.3 Pengujian Tekanan Sistem Udara Tekan

Pengujian tekanan pada sistem udara tekan yaitu untuk menentukan ketepatan penggunaan tekanan pada kompresor terhadap wadah kultur jaringan.

Tekanan minimum yang dapat digunakan untuk mengalirkan media pada wadah kultur jaringan adalah 0,5 bar, namun pengaliran media cair ke wadah kultur jaringan sangat lambat. Sistem ini bekerja dengan baik dengan menggunakan tekanan 1 bar karena memiliki kecepatan pengaliran yang stabil. Pada tekanan 1,5 bar aliran udara yang keluar sangat deras sehingga menimbulkan gelembung-gelembung air yang kuat yang gantinya dikhawatirkan dapat merusak water sensor.

4.4 Pengujian Lama Pengisian dan Lama Kembali Media Cair Dalam Tekanan Bar

Pengujian lama perendaman dan lama kembali media cair dalam tekanan bar yaitu untuk mendapatkan waktu dan ketepatan tekanan bar untuk sistem perendaman yang diinginkan. Karena tekanan yang terlalu besar akan merusak water sensor yang ada dalam wadah.

Tabel 4.1 Lama Pengisian Tekanan 1 Bar

No. Wadah 1 Wadah 2 Wadah 3 Wadah 4 Wadah 5

1 13 15 16 18 19

2 13 15 17 18 19

3 14 16 17 18 20

4 15 16 17 18 19

5 15 16 18 19 20

Pada tabel 4.1 menjelaskan tentang lama pengaliran dengan tekanan 1 bar menggunakan lima wadah terhubung secara paralel yang masing-masing tiap wadahnya terdiri atas lima kali pengujian sehingga secara keseluruhan terdapat dua puluh lima kali percobaan.

(32)

19 Tabel 4.2 Lama Kembali Tekanan 1 Bar

1 38 35 33 32 30

2 39 36 34 32 31

3 39 35 33 32 31

4 39 36 34 33 31

5 40 37 35 34 32

Pada tabel 4.2 menjelaskan lama kembali tekanan dalam 1 Bar. Pada kedua tabel masing-masing terdiri dari dua puluh lima percobaan dengan menggunakan lima wadah terhubung secara paralel yang masing masing wadahnya terdiri atas lima kali pengujian. Dari kedua pengujian diatas tekanan 1 bar memiliki kecepatan menengah dalam pengisian dan kembalinya media cair, sehingga sistem bekerja dengan baik.

Tabel 4.3 Lama Pengisian Tekanan 1,5 Bar

1 11 12 14 15 16

2 11 12 13 14 17

3 11 12 13 14 17

4 11 12 14 15 17

5 11 12 13 15 16

Pada tabel 4.3 menjelaskan tentang lama pengaliran dengan tekanan 1 bar menggunakan lima wadah terhubung secara paralel yang masing-masing tiap wadahnya terdiri atas lima kali pengujian sehingga secara keseluruhan terdapat dua puluh lima kali percobaan.

(33)

`

20 Tabel 4.4 Lama Kembali Tekanan 1,5 Bar

1 41 37 32 34 36

2 41 37 33 34 36

3 40 37 32 34 36

4 39 36 32 33 35

5 39 36 31 33 35

Pada tabel 4.4 menjelaskan tentang lama pengaliran dengan tekanan 1,5 bar menggunakan lima wadah terhubung secara paralel yang masing-masing tiap wadahnya terdiri atas lima kali pengujian sehingga terdapat dua puluh lima kali percobaan. Dari kedua pengujian diatas tekanan 1,5 bar memiliki kecepatan dalam pengisian media cair, namun memiliki waktu yang lebih lama di banding tekanan 1 bar dikarenakan tekanan udara pada wadah lebih besar dari pada tekanan 1 bar. Masing-masing pengujian memiliki rentang waktu dalam satuan second.

(34)

21 4.5 Pengujian Water Sensor

Water sensor digunakan sebagai pendeteksi adanya pengaliran media cair ke wadah media tumbuh. Sensor ini menampilkan output berupa sinyal analog ketika mendeteksi ada pengaliran media cair melalui lempengan di atas badan tubuh sensor.

Tabel 4.5 Pengujian Output Water Sensor

Sensor Level (cm) Data 1 Data 2 Data 3 Rata-Rata

A0 1 107 107 105 106 1.5 124 125 124 124 2 151 151 152 151 2.5 189 188 189 189 3 217 216 217 217 3.5 243 244 243 243 4 289 290 289 289 A1 1 118 118 117 118 1.5 134 134 133 134 2 161 160 162 161 2.5 194 195 194 194 3 231 232 232 232 3.5 262 263 262 262 4 303 304 301 303 A2 1 105 104 103 104 1.5 147 146 145 146 2 189 190 190 190 2.5 264 263 264 264 3 301 300 300 300 3.5 341 340 341 341 4 371 370 371 371 A3 1 104 104 103 104 1.5 120 119 119 119 2 141 143 141 142 2.5 176 178 177 177 3 207 206 204 206 3.5 239 238 240 239 4 266 267 266 266 A4 1 105 104 105 105 1.5 122 123 122 122 2 149 150 152 150 2.5 187 187 189 188 3 214 214 213 214 3.5 240 241 242 241 4 286 284 286 285

(35)

`

22 Pada tabel 4.5 menjelaskan tentang output nilai analog yang dikeluarkan water sensor terhadap ketinggian level air pada saat pengaliran media cair dilakukan. Terdapat tiga kali pengujian water sensor di setiap wadah tempat media tumbuh.

Gambar 4.2 Grafik Data Analog Water Sensor Terhadap Level Air

Gambar 4.2 menunjukkan bahwa semakin tinggi level air maka semakin besar nilai analog yang dihasilkan dan juga nilai analog

masing-masing sensor berbeda-beda setiap kenaikan level cairan.

Tabel 4.6 Konversi Data Analog Menjadi Tegangan

Level (cm) Sensor A0 Sensor A1 Sensor A2 Sensor A3 Sensor A4

1 0.5181 0.5767 0.5083 0.5083 0.5132 1.5 0.6061 0.6549 0.7136 0.5816 0.5963 2 0.7380 0.7869 0.9286 0.6940 0.7331 2.5 0.9238 0.9482 1.2903 0.8651 0.9189 3 1.0606 1.1339 1.4663 1.0068 1.0459 3.5 1.1877 1.2805 1.6667 1.1681 1.1779 4 1.4125 1.4809 1.8133 1.3001 1.3930

Pada tabel 4.6 menjelaskan tentang tegangan water sensor terhadap level air, pengujian water sensor dilakukan sebanyak tiga kali. Tegangan yang di tampilkan pada tabel merupakan hasil dari konversi

0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Data Analog Level (cm) Sensor A0 Sensor A1 Sensor A2 Sensor A3 Sensor A4

(36)

23 rata-rata data analog yang dikeluarkan water sensor. Rumus konversi data analog menjadi tegangan adalah : Data Analog x 5⁄₁₀₂₃

Gambar 4.3 Grafik Tegangan Water Sensor Terhadap Level Air

Pada gambar 4.3 menjelaskan tentang tegangan yang dikeluarkan water sensor yang sebelumnya berupa data analog diubah menjadi data berupa nilai tegangan. Tegangan yang dikeluarkan water

sensor berbeda-beda setiap kenaikan level air. Dapat dilihat pada gambar semakin tinggil level air semakin tinggi pula tegangan yang dikeluarkan sensor begitupun sebaliknya.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Volt Level (cm) Sensor A0 Sensor A1 Sensor A2 Sensor A3 Sensor A4

(37)

`

24 4.6 Sistem Perendaman Kultur Jaringan

Sistem perendaman kultur jaringan ini adalah sistem aliran untuk media cair dan wadah untuk kultur jaringan dalam sistem ini terdapat sepuluh buah wadah yaitu lima wadah penyimpanan media cair dan lima wadah media tumbuh. Media cair yang digunakan adalah air.

Gambar 4.4 Sistem Perendaman Kultur Jaringan

Pada gambar 4.13 menjelaskan tentang sistem temporary immersion system secara keseluruhan, dimana semua wadah dihubungkan secara paralel. Wadah pertama berfungsi sebagai media penyimpanan cairan dan wadah kedua berfungsi sebagai media tanam untuk kultur jaringan.

(38)

25 Gambar 4.5 Sistem kontrol waktu dan lama perendaman

Pada sistem kontrol ini terdapat empat buat tombol yang memiliki fungsi berbeda-beda. Fungsi tombol biru(1) untuk mengatur hari,tanggal, waktu dan tahun. Tombol hijau berfungsi mengatur jumlah dan lama perendaman. Tombol merah untuk memberi input increment

(+) dan tombol biru(2) untuk memberi input decrement(-). Di dalam

black box terdapat Arduino Mega, RTC DS3231, LCD, Layout PCB, dan Micro SD Adapter.

(39)

`

26 4.7 Pengujian Waktu Perendaman Kultur Jaringan

Pengujian waktu perendaman ini untuk memastikan apakah perendaman berjalan dengan baik sesuai dengan waktu yang diinginkan dan terus berulang pada waktu yang telah di tentukan. Pada pengujian ini sistem dijalankan enam kali dalam sehari selama seminggu dengan lama waktu setiap perendaman adalah satu menit.

Tabel 4.10 Pengujian sistem waktu perendaman

Hari/ Tanggal 0:00-00:01 04:00-04:01 08:00-08:01 12:00-12:01 16:00-16:01 20:00-20:01 Rabu/

13-12-17 - - - berjalan berjalan berjalan Kamis/

14-12-17 berjalan Berjala

n berjalan berjalan berjalan berjalan Jum'at/

n berjalan berjalan berjalan berjalan Sabtu/

n berjalan berjalan berjalan berjalan Minggu/

n berjalan berjalan berjalan berjalan Senin/

n berjalan berjalan berjalan berjalan Selasa/

n berjalan berjalan berjalan berjalan Rabu/

n berjalan - - -

Pertama kali sistem dijalankan pada hari Rabu,13/12/17 jam 12 siang, dan pengujiannya berakhir pada hari Rabu, 20/12/2017 jam 8 pagi, secara keseluruhan sistem berjalan sesuai yang diinginkan sebanyak empat puluh dua kali. Ketika waktu pengaliran sama dengan waktu yang di input pada sistem kontrol maka pengaliran akan dilakukan sesuai input yang tersimpan pada arduino dimana lama perendaman yang di input adalah satu menit. Tiap harinya sistem berjalan selama enam kali yang terus berulang selama satu minggu. Tanda (-) bermakna sistem tidak dijalankan.

(40)

27 4.8 Analisa

Pada sistem udara tekan, nilai minimum tekanan adalah 0,5 bar, dan maksimumnya 1,5 bar. Nilai tekanan bar yang tepat atau yang berada ditengahnya yaitu 1 bar. Hal ini dikarenakan, tekanan 1,5 bar dapat menibulkan gelembung-gelembung udara yang akan mengakibatkan kerusakan pada water sensor. Variasi lama perendaman yang dapat dilakukan adalah 1 menit, apabila lebih dari 1 menit sistem udara tekan kompresor tidak mampu menyuplai angin yang cukup ke wadah kultur jaringan. Selain pada sistem perendaman kultur jaringan, kebocoran media cair juga terjadi pada fitting selang, maka perlu dilem di bagian tepi fitting.

(41)

`

28 BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka didapatkan kseimpulan sbeagai berikut:

1. Tekanan 0,5 bar sampai dengan 1 bar digunakan untuk sistem ini tanpa merusak water sensor.

2. Hasil pengujian waktu pengaliran media cair sesuai dengan waktu yang diinginkan.

5.2 Saran

Pada pengerjaan tugas akhir tentu tidak lepas dari berbagai macam kelemahan dan kekurangan yang terletak pada sistem yang telah dibuat, untuk memperbaiki kekurangan dari alat tersebut, beberapa saran untuk peneletian selanjutnya antara lain :

1. Penempatan sensor pada mekanik yang dibuat perlu dibuat yang lebih baik, agar tidak memerlukan banyak penyesuaian ketika alat dijalankan.

2. Pada saat membuat layout PCB, perlu adanya ketelitian kembali jarak antar komponen, agar komponen tidak saling bersentuhan.

(42)

29 DAFTAR PUSTAKA

[1] Maene and Debergh, 1985; Sluisand Walker, 1985; Simonton et al., 1991; Chu, 1995. Temporary immersion systems in plant micropropagaton. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 69,215-231.

[2] A.D.Futra. 2009. Tugas Akhir, Rancang bangun temporary I mmersion system (TIS) pada kultur jaringan berbasis mikrokontroler AT89S52. Universitas Andalas.

[3] M.Paula Watt. 2012. Review, The Status of Temporary Immersion Systems(TIS) technology for plant micropropagation. South Africa.Durban,14025-14035.

[4] R.Maizar. “Sistem Kontrol Pengaliran Media Cair Pada Temporary Immersion System (TIS)”. Tugas Akhir, Politeknik Negeri Batam, Kepulauan Riau, 2016.

[5] Scheidt GN, da Silva ALL, de Oliveira Y, da Luz Costa J, Biasi LA, Soccol CR. (2011). Review, In vitro growth of Melaleuca alternifolia Cheel in bioreactor of immersion by bubbles. Pak. J. Bot. 43:2937-2939.

[6] V.Georgiev, A.Schumann, A. Pavlov, T.Bley. 2014. Review, Temporary Immersion systems in plant biotechnology. Eng.Life Sci,14,607-621.

[7] Novriyaldi. “Cement Auto Counting Dengan Infrared Module Dan Mikrokontroller ATMEGA 2560 Pada PT Holcim Indonesia TBK Batam.Tugas Akhir, Politeknik Negeri Batam, Kepulauan Riau, 2016.

(43)

LAMPIRAN A DATASHEET RTC

(44)

(45)

(46)

LAMPIRAN B MOTOR SERVO

(47)

(48)

(49)

LAMPIRAN C WATER SENSOR

(50)

(51)